风机并网测试电源的研究与设计

发布时间：2017-04-11 20:06

  本文关键词：风机并网测试电源的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着越来越多的风力发电并接到电网,各国要求电网出现故障时,风电系统能继续并网运行,并能提供无功功率来支撑电网。但在实际实际研究风力发电系统运行时,不可能直接使用电网来产生故障状态,故需要一些专门的电源能够模拟这些故障,以检测风力发电的运行状态。本文研究的测试电源装置不仅能够模拟电网输出标准的正弦波电网电压,而且还能够模拟电压跌落、相位偏移、三相不平衡以及电压谐波等,达到风机并网测试电源的实际工程要求。论文首先给出并网测试电源的拓扑结构。整流电路采用三相电压型PWM整流器,以获得稳定的直流电压;逆变电路采用三个单相逆变器来模拟三相逆变器的每一相,以获得与参考电压相一致的输出电压,达到控制简单,三相四线制输出的目的。其次对PWM整流器与逆变器进行建模。整流器模型在同步dq坐标系中采用直接电流控制来获取稳定的直流电压;逆变器模型采用电压环比例积分(proportional-integral)、电流环比例(proportional)瞬时值双闭环控制(简称PI-P控制)实现了逆变器标准的交流电压输出。在此基础上,针对PI-P控制存在的静差问题,提出逆变器采用电压环比例谐振(proportional-resonant)、电流环比例(proportional)瞬时值双闭环控制(简称PR-P控制)。通过比较分析,PR-P控制较好的解决了静差的问题。为满足测试电源的不同频率高次谐波的输出要求,采用软硬件相结合的控制方法来控制逆变器,硬件滤波电路采用转折频率可变的LC滤波器,软件控制采用改进PR-P控制策略。最后,论文对并网测试电源的主要参数进行整定优化与计算,并建立并网测试电源的仿真模型。在验证上述控制策略的基础上,搭建了dSPACE半实物仿真系统的30k W硬件在环的并网测试电源研究平台。实验测试验证了论文所提出的并网测试电源拓扑结构及采用控制策略的正确性。
【关键词】：并网测试电源装置 PR-P控制 PI-P控制 电压跌落 相位偏移 高次谐波
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614;TM46
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 课题背景11-14
• 1.1.1 风电发展状况11-13
• 1.1.2 风电并网与电网的相互影响13-14
• 1.2 并网测试电源装置的研究现状14-17
• 1.2.1 并网测试电源装置理论研究14-16
• 1.2.2 国内外主要电源装置产品设计16-17
• 1.3 并网测试电源的技术指标17-18
• 1.4 主要研究内容18-20
• 第二章 测试电源的整流电路与控制20-29
• 2.1 测试电源的系统结构20
• 2.2 整流电路拓扑结构20-23
• 2.3 整流电路的数学模型与控制23-28
• 2.3.1 整流电路的数学模型23-26
• 2.3.2 整流电路的控制策略26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 测试电源的逆变电路与控制29-51
• 3.1 逆变电路拓扑结构29-31
• 3.2 逆变电路输出滤波器分析31-34
• 3.3 逆变电路的数学模型34-38
• 3.4 逆变电路控制38-50
• 3.4.1 逆变电路的控制方法38-40
• 3.4.2 PI控制分析40-43
• 3.4.3 PR控制分析43-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 测试电源的参数设计与建模仿真51-77
• 4.1 并网测试电源参数设计51-65
• 4.1.1 整流器交流侧电感设计51-54
• 4.1.2 直流母线电容设计54-55
• 4.1.3 LC滤波器参数设计55-59
• 4.1.4 整流电路双闭环控制参数设计59-62
• 4.1.5 逆变电路PI-P与PR-P参数设计62-65
• 4.2 并网测试电源Simulink仿真65-76
• 4.2.1 整流电路直流母线电压仿真67-68
• 4.2.2 电压跌落与三相不平衡仿真68-71
• 4.2.3 相位偏移仿真71-72
• 4.2.4 谐波发生仿真72-74
• 4.2.5 突加负载仿真74-76
• 4.3 本章小结76-77
• 第五章 测试电源的实验结果与分析77-91
• 5.1 硬件电路的设计77-80
• 5.1.1 信号采样电路设计77-78
• 5.1.2 IGBT驱动电路设计78-80
• 5.2 基于Simulink的dSPACE建模80-83
• 5.3 并网测试电源dSPACE实验83-90
• 5.3.1 直流母线电压测量83
• 5.3.2 电压跌落与三相不平衡实验83-86
• 5.3.3 电压相位偏移实验86-87
• 5.3.4 电压谐波发生实验87-89
• 5.3.5 突加负载实验89-90
• 5.4 本章小结90-91
• 第六章 结论与展望91-93
• 6.1 当前工作结论91
• 6.2 后期工作展望91-93
• 参考文献93-98
• 附录98-99
• 致谢99-100
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果100

【参考文献】

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本文编号：299854